2.6 受迫振动 共振(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册配套课件（人教版）

6 受迫振动 共振 1 学习任务一 对阻尼振动的理解 学习任务二 对受迫振动的理解 学习任务三 对共振现象的理解 随堂巩固 ◆ ◆ 新课探究 课后习题 2 学习任务一 对阻尼振动的理解 ［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空. 1.固有振动和固有频率 (1) 固有振动：振动系统在______________的情况下的振动. (2) 固有频率：______振动的频率. 没有外力干预 固有 学习任务一 3 2.阻尼振动 (1) 阻尼振动：振动系统受到______作用时，_______随时间逐渐减小的振动， 其振动图像如图所示. 阻碍 振幅 (2) 振动系统能量衰减的两种方式 ① 振动系统受到______阻力作用，机械能逐渐转 化为______. ② 振动系统引起邻近介质中各质点的振动，能量 向四周辐射出去，从而自身的机械能______. 摩擦 内能 减少 学习任务一 4 例1 (多选)一单摆做阻尼振动,则在振动过程中( ) A.振幅越来越小,周期也越来越小 B.振幅越来越小,周期不变 C.机械能不守恒,周期不变 D.通过某一位置时的机械能始终不变 [解析] 单摆做阻尼振动,振幅越来越小,机械能越来越小,但振动周期保持不变,选 项B、C正确. √ √ 学习任务一 5 变式1 (多选)[2026·河北石家庄一中高二月考] 如图所示是单摆做阻尼振动的振 动图线，下列说法中正确的是( ) A.摆球在时刻的动能等于在 时刻的动能 B.摆球在时刻的势能等于在 时刻的势能 C.摆球在时刻的机械能等于在 时刻的机械能 D.摆球在时刻的机械能大于在 时刻的机械能 [解析] 在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功而使摆球的机械能逐渐转 化为内能，C错误，D正确；单摆做阻尼振动的过程中，再次经过同一位置时， 势能不变，动能减小，A错误，B正确. √ √ 学习任务一 6 【要点总结】 1.对于一个确定的振动系统来说,固有周期和固有频率是确定的,与振动的振幅无关. 2.振动系统的阻尼越大,振幅减小得越快;阻尼过大时,系统不能发生振动. 3.振动系统做阻尼振动时,振幅虽不断减小,但振动的频率仍由系统自身结构特点 决定,并不随振幅的减小而变化. 学习任务一 7 学习任务二 对受迫振动的理解 ［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空. 1.驱动力 作用于振动系统的________的外力. 周期性 2.受迫振动 (1) 定义：系统在________作用下的振动. 驱动力 (2) 受迫振动的频率(周期) 物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总等于________的频率，与物体的固 有频率______. 驱动力 无关 学习任务二 8 例2 下列各种振动中,不是受迫振动的是( ) A.敲击后的锣面的振动 B.缝纫机针的振动 C.人挑担子时,担子上下振动 D.蜻蜓、蝴蝶翅膀的振动 [解析] 受迫振动是物体在周期性外力(即驱动力)作用下的运动,而锣面在敲击后 并没有受到周期性外力作用,故A不是受迫振动,B、C、D都是受迫振动. √ 学习任务二 9 【要点总结】 1.跟回复力一样,驱动力也是按效果命名的力. 2.固有振动、阻尼振动和受迫振动 固有振动 阻尼振动 受迫振动 概述 振动图像 图像 是一条正弦曲线 振幅逐渐减小的 振动 振动系统在驱动力作用下的 振动 产生条件 不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驱动力作用 频率 固有频率 固有频率 驱动力频率 振幅 不变 减小 大小不确定 学习任务二 10 固有振动 阻尼振动 受迫振动 振动图像 形状不确定 振动能量 振动物体的机械能 不变 机械能逐渐减小 驱动力对振动系统做功，补 偿系统的能量损耗 常见例子 弹簧振子或单摆 敲锣打鼓时发出 的声音越来越弱 机器运转时底座发生的振动 续表 学习任务二 11 学习任务三 对共振现象的理解 ［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空. (1) 受迫振动的振幅：物体做受迫振动时，驱动力的频率与物体的__________ 相差越小，受迫振动的振幅越大. (2) 共振：驱动力的频率等于物体的__________时，受迫振动的振幅达到_____ ___,这种现象叫作共振. 固有频率 固有频率 最大值 学习任务三 12 (3)共振曲线：如图所示. 学习任务三 13 例3 (多选)如图所示，、、、四个单摆的摆长分别为、、、 ，摆球 的质量分别为、、、，四个单摆静止地悬挂在一根水平细线上.现让 球振动起来，通过水平细线迫使、、 也振动起来，则下列说法正确的是 ( ) A.、、中 的摆长最长，振幅最大 B.、、中 的振幅最大 C.、、中因 的质量最小，故其振幅是最大的 D.、、、 四个单摆的周期均相同 √ √ 学习任务三 14 [解析] 做自由振动，其振动周期就等于其固有周期，而、、在 产生的驱 动力作用下做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，即等于 的固有 周期，所以四个单摆的振动周期相等，D正确；由于、的摆长相等，则 的 固有周期与驱动力周期相等，产生共振，其振幅比 、 的大，A、C错误，B正确. 学习任务三 15 变式2 [2026·江苏镇江中学高二月考] 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲 线振幅与驱动力频率 的关系如图所示，则下列说法不正确的是( ) A.此单摆的固有周期为 B.当驱动力的频率为 时，单摆的振动频率也为 C.若摆长增大，单摆的固有频率不变 D.若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动 √ 学习任务三 16 [解析] 由图可知共振发生在 时，则此单摆对应的固有周期为 ，故A正确；受迫振动频率与驱动力频率相同，故在频率为 的驱动力作用下，单摆频率也为 ，故B正确；单摆的固有频率为 ，当摆长增大时， 变小，故C错误；摆长 增大会导致单摆固有频率下降，则共振曲线峰值对应 频率向左(低频方向)移动，故D正确. 学习任务三 17 变式3 如图所示，松果采摘机利用机械臂抱紧树干，通过采摘振动头振动而摇 动树干，使得松果脱落.下列说法正确的是( ) A.工作中，树干的振动频率等于采摘振动头的振动频率 B.采摘振动头振动频率越高，则落果的效果越好 C.采摘振动头振动频率越高，则树干的振动幅度越大 D.采摘振动头停止振动，则树干的振动频率逐渐减小 √ 学习任务三 18 [解析] 工作中，树干做的是受迫振动，其振动频率等于采摘振动头的振动频率， 故A正确；采摘振动头振动频率和树干的固有频率相同时，振幅最大，落果效 果最好，故B、C错误；采摘振动头停止振动，则树干的振动频率不变，振幅逐 渐减小，故D错误. 学习任务三 19 1.(对阻尼振动的理解)(多选)若空气阻力不可忽略，则单摆在偏角很小的摆动中， 总是减小的物理量为( ) A.振幅 B.位移 C.周期 D.机械能 [解析] 有空气阻力时，振动为阻尼振动，振幅不断减小，机械能也不断减小； 位移周期性变化，不是一直减小，故选项A、D正确；根据单摆周期公式 可知，、不变，则 不变，故选项B、C错误. √ √ 随 堂 巩 固 20 2.(受迫振动)[2026·江苏徐州高二期中] 如图所示，地震模拟 振动台上，从左向右依次是固有频率为、、 的甲、乙、丙三个不同高度的建筑模型.当振动台以 的 频率稳定振动时( ) A.丙的振动幅度最大 B.乙的振动幅度最大 C.甲的振动频率为 D.甲的振动频率大于丙的振动频率 [解析] 受迫振动中，物体振动的频率等于驱动力的频率，与自身固有频率无关， 则甲、乙、丙的振动频率都是 ，故C、D错误；当驱动力的频率等于物体 的固有频率时，物体发生共振，此时振动幅度最大，则乙的振动幅度最大，故 A错误，B正确. √ 随 堂 巩 固 21 3.(共振)(多选)[2026·江西赣州中学高二月考] 如图甲所示，在一条张紧的绳子上 挂单摆、、，、摆的摆长相同且小于摆的摆长.当 摆振动的时候，通过 张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使摆、摆也振动起来. 摆的振动图像如 图乙所示， 摆的共振曲线如图丙所示，不计空气阻力，下列说法正确的是 ( ) 随 堂 巩 固 22 A.图乙中 B.此时摆的振幅大于 摆的振幅 C.此时摆的振动频率大于 摆的振动频率 D.此时摆的振动周期等于 摆的振动周期 √ √ 随 堂 巩 固 23 [解析] 题图乙中等于摆的振动周期，也是 摆的振动周期，根据题图丙可 知，摆的固有频率为，摆的固有周期为，此时 摆的 固有周期大于摆的振动周期，所以题图乙中 ，故A正确；根据单摆周 期公式，可知，摆的固有周期大于摆的振动周期， 摆的固有周期 等于 摆的振动周期，当驱动频率等于固有频率时会发生共振，振幅最大，所以 此时摆会发生共振，摆的振幅大于摆的振幅，故B错误；此时摆和 摆做受 迫振动，它们的振动周期均等于驱动力摆 的振动周期，故C错误，D正确. 随 堂 巩 固 24 课后习题 25 知识点一 阻尼振动 1.(多选)弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于( ) A.振子开始振动时振幅太大 B.在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量 C.动能和势能相互转化 D.振子的机械能逐渐转化为内能 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 26 [解析] 振子开始振动时振幅太大或动能和势能相互转化，都不会让弹簧振子在 振动过程中振幅逐渐减小，故A、C错误；由于阻力作用，在振动过程中要不断 克服外界阻力做功，消耗能量，振子的机械能逐渐转化为内能，所以弹簧振子 在振动过程中振幅逐渐减小，故B、D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 27 2.由于存在空气阻力，严格来讲，任何物体的机械振动都不是简谐运动，在振 动过程中( ) A.振幅减小，周期减小，机械能减小 B.振幅减小，周期不变，机械能减小 C.振幅不变，周期减小，机械能减小 D.振幅不变，周期不变，机械能减小 [解析] 由于存在空气阻力，振动系统在振动过程中机械能逐渐减小，转化为内 能，振幅逐渐减小，而振动系统的振动周期与本身结构有关，故周期不变，选 项B正确. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 28 知识点二 受迫振动 3.下列振动属于受迫振动的是( ) A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后,钟的振动 B.打点计时器接通电源后,振针的振动 C.小孩睡在自由摆动的吊床上,小孩和吊床一起摆动 D.弹簧振子在竖直方向上振动 [解析] 受迫振动是物体在周期性驱动力作用下的往复运动,分析知,受周期性驱 动力的只有振针,其他均为自由振动,故选B. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 29 4.[2026·贵州贵阳一中高二月考] 港珠澳大桥在强风天气下，桥体会产生轻微振 动.工程师在设计时采用调谐质量阻尼器 来抑制振动，当主结构发生振动 时会导致相对主结构的振动，满足一定条件的情况下， 的振动又会反 作用到主结构上，抑制主结构的振动.以下关于该技术的说法正确的是( ) A. 的振动幅度不受桥体振动的影响 B. 会改变桥体的固有频率来避免共振 C.调整质量块的质量， 随桥体振动的频率也会发生变化 D. 的固有频率与桥体振动频率一致时，通过吸收并消耗能量达到减振的效果 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30 [解析] 的振动由桥体振动引发，其幅度受桥体振动影响，故A错误；固有 频率由系统自身性质决定，无法改变桥体的固有频率，故B错误； 受 迫振动的频率由桥体的振动频率决定，与自身质量无关，故C错误；当 固 有频率与桥体振动频率一致时，发生共振， 吸收并消耗振动能量，从而抑 制桥体振动，故D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 31 知识点三 共振 5.[2025·浙江舟山高二期末] 如图所示为路面共振破碎机破碎旧水泥路面.破碎机 有专用传感器感应路面的振动反馈，由电脑自动调节振动频率，激发锤头下水 泥路面局部范围产生共振，从而将水泥路面击碎.结合你所学的知识判断下列说 法正确的是( ) A.破碎机工作时，锤头为路面提供能量补充，振幅会越来越大 B.破碎机停止工作后，水泥路面振动的频率随着振幅减小而减小 C.锤头振动频率越高，水泥路面的振动幅度越大，效果越好 D.调节锤头的振动频率等于水泥路面的固有频率时，效果最好 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 32 [解析] 路面的振幅与驱动力的频率有关，当锤头振动频率等于水泥路面的固有 频率时，水泥路面发生共振，振动幅度达到最大，而不是驱动力提供的能量越 大振幅越大，故A错误；锤头周期性击打水泥路面停止工作后，水泥路面振动 的振幅减小，但频率不变，故B错误；当锤头振动频率等于水泥路面的固有频 率时，水泥路面发生共振，振动幅度达到最大，效果最好，而并非锤头振动频 率越高，效果越好，故C错误，D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 33 6.[2026·江苏南京师大附中高二月考] 如图甲所示为 某型号的飞力士棒，用双手握住握柄振动，可以锻 炼躯干肌肉.飞力士棒的固有频率为 ，如图乙所 示，某人驱动飞力士棒振动，其振动的频率从 逐渐增大到 ，该棒振动的幅度是( ) A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大 [解析] 飞力士棒振动的幅度与驱动力频率跟固有频率的差值有关，差值越小， 幅度越大，由于驱动力的振动频率从逐渐增大到 ，与飞力士棒的固有 频率的差值越来越小，因此飞力士棒的振幅一直增大，故选A. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 34 7.[2025·山东日照高二期末] 为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带， 减速带使路面稍微拱起以达到使车辆减速的目的.一排等间距设置的减速带，可 有效降低车速.如果某路面上的减速带间距为，一辆固有频率为 的汽车 匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是( ) A.汽车速度越大，颠簸一定越厉害 B.汽车以约 的速度行驶时颠簸最厉害 C.汽车以约 的速度行驶时颠簸最轻 D.汽车以 的速度行驶时，其振动频率 为 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 35 [解析] 驱动力的频率越接近汽车的固有频率，颠簸越厉害，A错误；汽车以约 的速度行驶时，驱动力的周期为 ,驱动力的频率为 ,汽车做受迫振动的振动频率为 ，恰好等于汽车的固 有频率，汽车发生共振，振幅最大，颠簸最厉害，B正确，C、D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 36 8.[2026·广东深圳高二期中] 如图所示，张紧的水平绳子上悬挂着、、、 四个摆长不同的摆球，若让 摆在垂直于水平绳的竖直平面内先摆动起来，会 发现、、 也摆动起来，待稳定时，下列说法正确的是( ) A. 摆的周期最大 B.、、 摆的振幅相同 C.、、 摆球经过最低点时速度大小相同 D.四个摆球的频率相同 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 37 [解析] 若让 摆先摆动起来，其余摆则是做受迫振动，受迫振动中的周期相同， 四个摆球的周期和频率都相同；单摆的周期为，因此 的固有周期和 驱动力的周期更接近，振幅更大，摆角更大，经过最低点的速度更大，故选D. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 38 9.[2025·江苏常州高二期末] 如图所示是用来测量各 种发动机转速的转速计原理图.在同一铁支架 上 焊有固有频率依次为、、、 A.钢片的振动频率约为 B.电动机的转速约为 C.钢片的振动频率约为 D.钢片的振动频率约为 的四个钢片、、、，将端与正在转动的电动机接触，发现 钢片振幅很 大，其余钢片振幅很小. 则( ) √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 39 [解析] 钢片振幅很大，说明 钢片的固有频率与电动机振动频率相等或最为接 近，故电动机频率约为 ，其他钢片都做受迫振动，振动频率等于电动机的 振动频率，都约为 ，故A、C、D错误；电动机的转速和频率相同，约为 ，故B正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 40 10.(多选)[2025·广东深圳中学高二月考] 如图 甲所示，将一个筛子用四根弹簧支撑起来 (后排的两根弹簧未画出)，筛子上装一个电 动偏心轮，这就做成了一个共振筛.工作时偏 心轮被电动机带动匀速转动，从而给筛子施 A.提高输入电压 B.降低输入电压 C.减少筛子质量 D.增加筛子质量 加与偏心轮转动周期相同的周期性驱动力，使它做受迫振动，其共振曲线如图 乙所示.现在在某电压下电动偏心轮转速是 .为了使筛子的振幅增大，某 同学查阅资料发现：增大电压可使偏心轮转速提高，增加筛子质量可增大筛子 的固有周期.他们提出了四个备选方案，能实现增大振幅目的可能是( ) √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 41 [解析] 根据题意可知，筛子的驱动力频率为 ，由图乙 可知，筛子的固有频率为 ，则要想增大振幅，可以降低驱动力频率 或增大筛子的固有频率，由题意可知，增大电压可使偏心轮转速提高，筛子的 驱动力频率增大，降低电压可以减小驱动力频率，故A错误，B正确；由题意可 知，增加筛子质量可增大筛子的固有周期， 即减小筛子的固有频率，减小筛子质量可以 减小固有周期，增大固有频率，故D错误，C 正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 42 11.(多选)如图所示为两个单摆的受迫振动的共振曲线.下列说法正确的是 ( ) A.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行， 且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振 曲线 B.若两个受迫振动是在地球上同一地点进行， 则两个单摆摆长之比 C.若图线Ⅱ是在地面上完成的，则该单摆摆长 约为 D.若摆长均为 ，则图线Ⅰ是在地面上完成的 √ √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 43 [解析] 图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等， 从图线上可以看出，两摆的固有频率分别为， ，当两摆 分别在月球和地球上做受迫振动且摆长相等时，根据公式可知， 越 大，越大，所以，又因为 ， 因此可推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线， A正确；若在地球上同一地点进行两次受迫振 动，则相同，摆长长的小，且有 ， 所以，B正确； ，若图线Ⅱ 是在地面上完成的，根据，可计算出约为 ，C正确，D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 44 12.(多选)[2026·重庆一中高二月考] 如图甲 所示，张紧的绳子上挂了、、 三个小 球做单摆，摆长关系为 .图乙 是、 两单摆在受迫振动中的共振曲线， 则( ) A.图甲中，、、三个小球，其中 球的固有频率最大 B.图甲中，若把球拉开较小角度释放，振动稳定后，球的振幅大于 球的振幅 C.图乙中，若把两单摆放在同一地点，则、两单摆的摆长之比为 D.图乙中，若两单摆摆长相同，放在不同的星球上，则、 两单摆所处星球的 重力加速度大小之比为 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 45 [解析] 由单摆周期公式可知， 球的固有周期最大，则固有频率最小， 故A错误；由单摆周期公式可知，、 两个小球的固有周期相同，若 把球拉开较小角度释放，振动稳定后，球发生共振现象，球的振幅大于 球的振幅，故B正确； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 46 由图乙可知，、两单摆的频率之比为，则周期之比为 ，结合单摆周 期公式可知，若把两单摆放在同一地点，重力加速度相等，则、 两单摆的摆长之比为，若两单摆摆长相同，放在不同的星球上，则、 两 单摆所处星球的重力加速度大小之比为 ，故C正确，D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 47 $